Dohc газораспределительный механизм – Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Содержание

Система газораспределения OHC

Система газораспределения руководит впускными и выпускными клапанами двигателя транспортного средства. Благодаря системе газораспределения или как ее еще называют ГРМ, обеспечивается выпускание воздушно-топливной смеси в цилиндры двигателя автомобиля, а после этого удаление из камеры сгорания отработанных газов. Механизм газораспределения OHC считается видом газораспределительной системы автомобильных двигателей внутреннего сгорания. В данной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  1. Что собой представляет газораспределительная система OHC?
  2. Конструкция OHC;
  3. Назначение газораспределительного механизма OHC;
  4. Как функционирует система газораспределения?
  5. Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения OHC и методы их решения.

Система газораспределения ohc

Основная информация о ГРМ

Сегодня в продаже есть огромное количество полезного оборудования, оснащенного двигателями внутреннего сгорания или как его еще называют ДВС, причем не только бытовых, но и профессиональных. К ним также относятся мотопомпы, мотокультиваторы, мини-электростанции, снегоочистители и газонокосилки. Причем в большей их части устанавливаются одноцилиндровые бензиновые четырехконтактные двигатели внутреннего сгорания с охлаждением воздуха. Немного меньше, но все же встречаются дизельные двигатели. Двигатель считается довольно сложным и дорогим элементом представленных устройств, поэтому в данном разделе статьи мы рассмотрим характеристики, которые немаловажны при выборе двигателя.

Почти все бензиновые двигателя оснащаются карбюраторной системой питания. В большей их части используется электрическая система зажигания, но бюджетные варианты двигателей оснащаются системой зажигания магнето. Естественно лучше всего приобретать двигателя с электронной системой зажигания, так как она гарантирует хороший запуск двигателя при различных условиях.

На одноцилиндровых двигателях в большинстве случаев используется воздушный метод охлаждения. Для более быстрого отхождения тепла в поршнях устанавливаются цилиндры, которые изготавливаются из сплавов алюминия и чугуна или же полностью выливаются из чугуна. Полностью вылитые из чугуна цилиндры считаются самым лучшим вариантом, потому как они сильно повышают моторесурс двигателя. Но использование цилиндров вылитых из алюминия и чугуна тоже возможно в случае использования двигателей в домашних условиях, то есть на коротких промежутках времени.

Профессиональное использование, то есть использование на протяжении длительного времени, предполагает исключительное использование литых чугунных цилиндров, так как без них качественное функционирование не будет гарантированно.

Также довольно существенным условием считается использование датчика уровня масла. Использование двигателя внутреннего сгорания на низком уровне масла или без масла может привести к полной поломке двигателя. Если вы будете использовать представленный датчик, то недостаток масла просто не даст завестись двигателю. К тому же во всех инструкциях по использованию рекомендуется постоянно перед началом движения проверять уровень масла, но не все автолюбители прислушиваются к этим рекомендациям.

Больше всего на стоимость и характеристики автомобильных двигателей влияет использование в нем газораспределительной системы. На сегодняшний момент представленные одноцилиндровые двигателя оснащаются тремя газораспределительными системами SV, OHC и OHV. Представленные 3 типа систем газораспределения применяются сегодня на автомобильных двигателях.

Ohc система газораспределения

Сегодня двигатели с системой газораспределения OHC считаются самыми распространенными. OHC расшифровывается — OverHeadCamshaft, что переводится с английского языка, как верхнее расположение распределительного валика. Привод от коленчатого к распределительному валику обычно происходит при помощи цепки или зубчатого ремня.

Основные преимущества такого типа двигателей:

  • Четкость функционирования;
  • Большой диапазон оборотов;
  • Экономия;
  • Высокое качество и надежность работы;
  • Низкий уровень шума;
  • Большой моторесурс.

Двигатель, оснащенный системой газораспределения OHC может довольно быстро набирать обороты и также быстро их сбрасывать, поэтому представленный тип двигателя достаточно быстро приспосабливается к часто меняющимся нагрузкам, но при этом не происходит снижение мощности автомобиля. По сравнению с газораспределительной системой типа OHV данная система газораспределения намного легче и не оснащается деталями, теряющими жесткость на больших оборотах или при резкой перемене оборотов.

Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения

Для начала давайте поговорим об устройстве газораспределительного механизма. К основным элементам газораспределительной системы относятся:

  1. Распределительный валик;
  2. Механизм привода распределительного валика;
  3. Клапанный механизм.

Газораспределительный механизм оснащен такими основным элементами:

  1. Распредвал. Распредвал дает возможность открывания и закрывания клапанов ГРМ в установленной очередности, которая согласовывается с функционированием каждого цилиндра двигателя автомобиля;
  2. Толкатели. Благодаря толкателям выполняется передача усилий от кулаков распредвала к каждой штанге. Для того чтобы толкатель изнашивался равномерно они находятся в постоянном движении вокруг себя, а выполняется это благодаря выпуклой поверхности нижних головок и скошенной поверхности распределительного валика;
  3. Клапаны. С помощью клапанов выполняется периодическое открывание и закрывание отверстий впускного и выпускного клапанов, которое напрямую зависит от очередности функционирования автомобильного двигателя и расположения поршня в цилиндре;
  4. Коромысло. Обеспечивают передачу усилия от штанги к клапану;
  5. Штанги. С их помощью обеспечивается передача усилий из толкателя к коромыслу.

Теперь рассмотрим внешние признаки поломок системы распределения газа типа OHC. Понизилась компрессия, появились хлопки впускного и выпускного трубопроводов, уменьшение мощности автомобильного двигателя и стуки металла. Все перечисленные признаки являются свидетельством того, что клапаны плохо прилегают к седлам, а это обычно происходит из-за накопления гари на седлах и клапанах.

Также данные признаки могут свидетельствовать о поломке пружин клапана, заедании стойки клапанов во втулке или же в случае отсутствия зазоров между стойкой клапана и рычагом. Еще одной причиной может быть неполное открытие клапана, а это в свою очередь происходит из-за немаленького теплового зазора или же поломки гидро-компенсаторов. Также могут износиться шестеренки распределительного или коленчатого валика, направляющие втулки клапана, оси и втулки коромысла, увеличение смещения оси распределительного валика.

Система газораспределения ohc

Процесс замены ремня на газораспределительном механизме

В процессе снятия изношенного ремня и установления вместо него нового может легко измениться взаиморасположение коленвала и распредвала. В таком случае сменяются фазы распределения газа автомобильного двигателя, а это может привести к каким-либо нарушениям функционирования, даже доходя до полной поломки. Пометки, которые располагаются на шестеренках механизма привода, выполняют функцию визуального контролирования настроек газораспределительного механизма. Поэтому после снятия старого ремня нужно совместить пометки шестеренок коленвала и распредвала с прорезами, которые находятся в кожухе механизма привода.

Представленное действие просто необходимо для установления, так называемого условного нуля, так как именно с него начинается функционирование автомобильного двигателя. После выполнения данного действия необходимо осторожно установить дополнительный ремень, при этом старайтесь не сместить пометки на шестеренках.

Дальше нужно осмотреть и отрегулировать усилия натяжного ролика, а предназначается данный узел для удержания ремня на шестеренках механизма привода. Проверка на правильность проведения регулирования ролика проводится при помощи поворачивания ремешка. Если вам удастся провернуть ремешок на 90⁰, то механизм отрегулирован правильно. Если вам удалось провернуть ремень большой угол, то он недотянут.

Если ремень проворачивается на маленький угол, то он перетянут. Обратите внимание на то, что ремень ни в коем случае нельзя брать руками в масле, так как это приведет к проскальзыванию механизма привода на шестеренках.

DOHC

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и технологии ГРМ, конструкция и особенности моторов системы OHV, OHC, SOHC, DOHC.

Его величество ДВС, король мотор 20 века, что ждет его в 21 веке! Не секрет, что на мощность и КПД двигателя на жидком топливе влияет

Наполнение цилиндра топливовоздушной смесью. Инженеры прекрасно понимали, что обычный привычный ДВС — Двигатель внутреннего сгорания, будет постоянно совершенствоваться и форсироваться без предела и времени его жалкие менее 30% возможности технологично не реализованы даже сегодня и далее может быть еще совершеннее.  О типах ДВС поговорим в другой статье а сейчас, 4 тактные ДВС которые имеют по 4 цилиндра на мотор, двумя и более клапанами на цилиндр, заняли самое массовое и важное место в АВТО жизни 20 и 21 века и модернизировались вплоть до сегодняшних дней и еще будут долго совершенствоваться, как минимум в этом столетии. Первоначально распредвал — Распределительный Вал, это элемент распределительного механизма в виде вала, на котором размещены кулачки, которые через специальные устройства придают определенное движение клапану по заданному алгоритму.  Клапаны впускных и выпускных каналов, находились первоначально в блоке цилиндров, или возле блока в нижнем расположении так сказать,  по тому и тип такой системы прозвали.
OHV
,— OverHead Valve с нижним положением клапанов, иногда пишут I-Head, или Pushrod (с толкателями). Привод клапанов — приводиться в действие штангами-толкателями, через рокер (коромысла). Изобретена Дэйвидом Данбаром Бьюиком (David Dunbar Buick).

эволюция разделила клапана по сторонам, впуск и выпуск и подняла клапана выше уровня блока, что приводило к уменьшению температуры и повышению КПД, надежности и мощности, кроме того в ГБЦ появилась возможность использовать специальные дополнительные возможности, фазы газораспределения правильнее ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения примеры: CVVT- (Continuous variable

valve timing) Система бесступенчатого изменения фаз газораспределения (CVVT) или ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения, работает по принципу регулирования момента  открытия и закрытия клапанов в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала и зависимости от нагрузки. Каждый производитель по разному реализовал такой принцип в системах: Dual VVT, DVVT, VTEC и i-vtec, vvt-i и vvtL-i, VANOS и Double VANOS, VVC, MIVEC, CVTCS…. о которых мы поговорим позднее. Таким образом над БЦ — Блоком Цилиндров появился вполне определенный элемент конструкции  ДВС ГБЦ головка блока цилиндров, которая имела впускной и выпускной тракты с клапанами и механизмом ГРМ – газораспределительный механизм.

TURBO OHV дала вторую жизнь, старым забытым мускульным моторам

Таким образом ДВС с верхнеклапанными механизмом с распредвалом в ГБЦ головке блока цилиндров получил название OHC. Точнее сказать, ГБЦ типа SOHC — Single OverHead Camshaft, что означает один распредвал и клапанами в головке блоке цилиндров. Который практически сходу стал самым простым и популярным типом ГБЦ 70-90 годов.

Гонка повышения объема и формула: «больше воздуха + больше топлива» на цилиндр, цель которой погоня за мощностью, была в свою очередь остановлена именно прогрессом науки и новых технологий. Так, как большой громадный поршень всегда вызывает большое трение о стенки гильзы цилиндра, увеличивает перегрев, к тому же он имеет довольно большую массу и соответственно значительно снижает ресурс двигателя. Куда интереснее повысить обороты ДВС, но это очень высокотехнологичные изменения конструкции ДВС и наукоемкая работа, зато снижение трения позволяет выйти на высокие обороты, где имеется приличный запас мощности Повышение оборотов не нашло в 20 веке широкого применения, кроме спорта. Что если добавить на один коленвал еще два цилиндра, или еще три, четыре… и соответственно столько же ГБЦ? Полезный рабочий Объем изменится и повысится Крутящий Момент и мощность естественно, но есть одно но мотор станет больше и массивнее и прожорливее конечно.

Для малолитражек это был не выход.  Поменять прямолинейное расположение  цилиндра в блоке и вместо R-рядного двигателя можно получить, более компактный V-образный, либо оппозитный H-образный, можно сделать и радиальный двигатель, конечно непременное условие, полностью меняется конструкция двигателя, что влечет его за собой затраты производства и высокую цену. Есть еще один шаг! Допустим Мы увеличим клапан и проходное сечение канала ГБЦ. Хорошая идея, которая постоянно применяется при тюнинге ДВС, но больший по размеру клапан имеет массу значительно больше оригинала, инерционно не позволяет быстро крутить мотор, тем более вызывает большое трение на направляющей. Что делать? Увеличение диаметра канала также упирается в размер рубашки охлаждения.

А если добавить третий клапан, или четвертый, а может быть даже пятый клапан и все на один цилиндр, газодинамика станет ярче, отдача увеличится, этот факт имел место в развитии технологий.  Именно так поступили многие производители. Используя различные схемы и конструкцию исполнительных механизмов. Распредвал, или Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма сокращенно (ГРМ), который выполняет функции эффективной синхронной работы впуска и выпуска, а так же тактов работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), стал изменяться и вместо привычных 8 кулачков появились12, 16 и т.д., но был и другой способ: например раздвоить рокер. Тогда  получается на один кулачек, два клапана на впуске, что обеспечивало лучшее наполнение и один выпускной вполне удовлетворяющий возможность выпуска отработанных газов.

На фото SOHC 8 valve 8 клапанный тип с одним распредвалом и SOHC 12 valve 12 клапанный

Механизм газораспределения, в разных марках автомобиля был схожим, для улучшения газодинамики в ГБЦ поначалу ставили увеличенные клапаны и впускные и около 75% размера от диаметра впускного выпускные клапаны. Громоздкая ограниченная рубашкой и прочими условиями конструкция стала развиваться и эволюционизировать, начали ставить два впускных и один выпускной клапан, это повышало продувку цилиндра, снижала температуру и положительно влияло на мощность и и КПД,

Такие приемы давно уже использовали такие известные марки автомобилестроения, как DODGE, SUZUKI,

SUBARU, HONDA, OPEL, MINI, HUNDAY, MITSUBISHI и другие фирмы, применяли, далее речь шла не о трех клапанах, а о четырех клапанах  на цилиндр, в 4 цилиндровых моторах появились 16 клапанов и при том на одном распредвале особенно эту волну подхватили Сузуки, Хонда, Митсубиши, Субару и Тоета, хорошие мощностные характеристики при малый объеме и расходе топлива, стали приветствовать покупатели японских автомобилей. ПРи всем при этом появлялись дополнительные возможности по применению VTEC, MIVEC, VVTi и т.д.

На фото SOHC 12 valve 12 клапанный тип с одним распредвалом и SOHC 16 valve 16 клапанный

SOHC 12 и шестнадцати клапанный, на одном распредвале в головке блока цилиндров двигатель стал нормой и культом среди авто производителей.   На практике реализовано множество конструкций ГБЦ с такими конструкционными особенностями. По роду деятельности слышал про то, что на Украине в 2005 году собираются сделать 12 клапанный ДВС МЕМз нового уровня, то есть мотор МЕМз 307 будет полностью переработан, новый блок с большим объемом и новая одновальная голова блока цилиндров с 3 клапанами на цилиндр. Я еще спросил у конструкторов неужели доживем и до 16 клапанов ЗАЗа? Но в жизни я пока такого мотора не встретил и навряд-ли он появится вообще. Так, что же это такое одновальный 12, или 16 клапанный мотор, который появился от китайского брата ЧЕРИ в новом ЗАЗе Форза? Мы привыкли, к DOHC два распредвала и нет вопросов. Но довольно дорого по деньгам, по тому принципиально было разместить на одном валу, дополнительные исполнительные механизмы клапанов и осуществлять по алгоритму, передачу через рокера на клапаны, не забывая про привычные пружины тарелки и т.д. Как бы банально не выглядел такой механизм, он долго шефствовал на флагманах митсубиши. Потом клонируясь в Хюндай и Китай всех мастей. 12 клапанами на цилиндр ГБЦ не ограничилась и не только впускные клапана, но и выпускные клапана присели на такую же идею и 16 клапанный двигатель SOHC — ДВС с одним распределительным валом и клапанами в головке блока цилиндров (Overhead Camshaft; или, SOHC — Single OverHead Camshaft).

Основная идея DOHC – ДВС с двумя распределительными валами и клапанами в головке цилиндров (Double Overhead Camshaft). Идея проста  нужно поместить распределительные валы, над каждым рядом (впускных и выпускных) клапанов и отказаться от передачи через кулачки от — коромысел, штанг, рокеров и т.п. посредников, используя прямые толкатели. Зачем?

А, что бы каждый клапан сделать еще легче, пусть их будет на цилиндр не два, а больше. Они будут легкие, чем стоковые клапана. И даже при увеличении оборотов в полтора раза на пружины станут приходиться существенно меньшие нагрузки, вот вам и возможность крутить мотор выше.» Заглянем в сегодняшний мир новейшего авто ЗАЗа, там то же 16 клапанный двс.

ZAZ FORZA (ФОРЗА) новое поколение ЗАЗа, на платформе китайского ЧЕРИ А11(13). А откуда ЧЕРИ? А от Хундая, тот в свою очередь от РОДИТЕЛЯ этого движения MITSIBISHI motors,которые сотрудничало с ДОДЖ и хотя нам утверждают, что мотор австрия, но ацтеко лишь довел мотор до 107 сил, при ЕВРО-4 не более. Собственно Кольт образца 2010 в красивой китайской упаковке? Это и есть новейший ультра ZAZ с евро4, которая в купе с неадекватно длинной коробкой, явно замедляют динамику.

И, что же под капотом этого стильно чуда ЧЕРИ А13 типа ЗАЗ ФОРЗА. Все тот же МИстубиши по лицензии.

МИВЕК там отсутствует напрочь, все проще то, что было десять лет назад у митсубиши хорошо пригодиться новому ЗАЗу. 1,5 мотор 16 клапанов, 108 ps ОГО! Сил, но вялая динамика разгона.

Отсталая КПП, с довольно длинными передачами? А зачем? А, что бы экономить и меньше нагружать китайский Автопром выпуском новых запчастей. Собственно меньше-ли будет есть литров из-за такого подбора передач, это еще вопрос стиля вождения. Да конечно ПЕРВЫЙ БЛИН, всегда, первый, итак звучит гордо ЗАЗ ФОРЗА, форса форсаж типа, но пока слабенький форсаж в отиличие от киайцев,

наверное будет версия посильнее и с АКПП. ВАЗу нанесен очередной удар, при том более технологичным способом, все таки у нас «япона мать китайская» заграничная платформа, а ВАЗа все блудила по старому Опелю с Косвордом 30 летней давности и стремилась к 2,0 «Орлу» OPEL. Время покажет, кто их ху…, как говорят американцы, а Мы вернемся к моторам. Итак типа ВАЗ из МЕМз 8 клапанов, он же Митсубиши.

Красивый дизайн Автомобиля ЗАЗ Форза ZAZ Forza новый интересный но народным стать ему пока не суждено, как Ланосу понадобятся годы.

ВАЗ перекинулся через ступень 12 клапанов сразу на 16, а чего бабок у завода прилично, че там мелочится. А Хундай к примеру «Пони» прошел такую цепочку в своем развитии, имея в ряду чудо 12 клапанной техники. Как видим не так сложно, но куда интереснее выглядит на одном распредвале 16 клапанов. Картина для сущности процесса в действии. Вполне работоспособная комбинация нашла свое воплощение в жизни.

Заметим, что при обрыве ремня ГРМ шансы загнуть клапана и встретить поршень на вынос с кулаком дружбы из Шатуна! абсолютно аналогична DOHC, с той лишь разницей, что при замене ГРМ ремня и шестеренок будет на одну меньше, чем у донс. Все таки экономичность присутствует у ЗАЗа традиционно. Итак подводя итог новому ЗАЗу мы рады, но он дорогОЙ 90 000 грн это около 11 000 $ честно не мало по сравнению с той же Калина. Поживем с полгода и увидим насколько китайский автопром «надежный» на новом детище АВТОЗАЗ. Статья может быть интереснее

если показать примеры например 5 клапанов на цилиндр, на тех же 4 цилиндрах, которые между прочим наиболее часто встречаются на группе VW-Audi Scoda 20valve,
собственно отношение проходного сечения клапана к наполнению цилиндра имеет первостепенное значение, особенно для повышения мощности. Пять клапанов на цилиндр далеко не предел, можно и шесть и даже восемь клапанов на цилиндр, вот пример четыре цилиндра V4 32valve вот такая реальность жизни.

что это такое, в чем разница, преимущества и недостатки

Сравнивая характеристики автомобиля перед приобретением, будущий владелец сталкивается с массой информации. Одним из пунктов новых знаний являются параметры и тип двигателя. Здесь можно встретить аббревиатуру DOHC или SOHC. Для простого обывателя эти буквы мало что значат, поэтому приведенная информация расскажет, в чем принципиальное отличие этих механизмов, а также в чем разница SOHC и DOHC.

Что такое двигатель DOHC

Устройство механизма газораспределения на дизельных и двигателях внутреннего сгорания предполагает наличие специальных клапанов впуска топливно – воздушной смеси и выпуска отработанных газов. Слаженная работа этой системы определяет движение автомобиля, позволяет механизму избежать рывков и пробуксировки на месте. Что значит DOHC? Аббревиатура расшифровывается как «Double Over Head Camshaft» или «двойной верхний распределительный вал», находится по два вала вращения, на каждом из которых находятся либо впускные, либо выпускные клапаны.

Что такое двигатель SOHC

Прототипом современных двигателей с двумя распределительными валами является система с одним, носящая обозначение Single Over Head Camshaft или SOHC. Ранее использовался термин OHC — Overhead Camshaft, но его решили заменить после появления модификации DOHC. Это считается классическим решением в автомобилестроении, хотя сейчас подобные устройства можно встретить только на бюджетных и старых авто.

Чем отличается DOHC от SOHC и от других типов двигателя

Чем отличается DOHC от SOHC

Строение газораспределительного механизма, пройдя определенный этап своего развития, приобрело еще несколько ключевых отличий. В первую очередь, в двигателях с двумя валами пришлось отказаться от ременной передачи. С одной стороны, это усложнило конструкцию, ведь ремни пришлось заменить цепью или шестернями. Положительный момент здесь — лучшая управляемость и надежность подобного устройства, ведь при обрыве ремня автоматически происходят повреждения клапана и поршня, что влечет за собой проблемы в работе двигателя.

Система газораспределения DOHC считается более надежной и контролируемой, а также помогает оптимально расходовать топливо с большей отдачей. Через отверстия двух клапанов в камеру попадает в полтора раза больше топливно – воздушной смеси, следовательно, увеличивается мощность и производительность двигателя. Это второе главное отличие, хотя пунктов здесь может быть и больше.

Преимущества DOHC

Преимущества DOHC

Система отлично показала свою эффективность в плане увеличения мощности двигателя (примерно на 15 – 20 л.с.) при одинаковых показателях. Кроме того, это позволяет экономичные расходовать топливо не в ущерб производительности. Именно поэтому большинство современных автомобилей оснащено подобным механизмом.

Недостатки DOHC

Приведенная информация указывает на совершенство системы газораспределения с двумя валами. Вместе с тем, двигатель DOHC 16 v также не лишен некоторых недостатков, присущих этой системе распределения.

Главные минусы:

  • Высокая стоимость системы по сравнению с аналогом.
  • Затраты на замену или ремонт также возрастают.
  • Чувствительность к составу используемых масел, в особенности при дополнительном оснащении гидрокомпенсаторами.
  • Высокий уровень шума при работе.

Несмотря на эти нюансы, двигатели DOHC уверенно завоевывают рынок, поэтому можно считать, что именно за подобными системами (или их усовершенствованными модификациями) будет будущее.

Преимущества SOHC

Преимущества SOHC

Система SOHC, несмотря на некоторое устаревание, все еще актуальна и востребована. Даже на современных авто она по – прежнему используется, но это касается по большей части недорогих марок и моделей. Главное преимущество подобного варианта — низкая стоимость при покупке и ремонте. Кроме того, ременная передача, используемая в системе, отличается менее шумной работой. Для DOHC выходом стало использование специальных гидрокомпенсаторов, снижающих уровень шума в процессе работы двигателя, но это усовершенствование также повлекло за собой дополнительные затраты и увеличение себестоимости.

Недостатки SOHC

Подобные системы широко используются для бюджетных авто, что позволяет снизить и дальнейшие расходы на обслуживание. При этом необходимо отчетливо понимать и обратную сторону медали — риски, связанные с использованием этого механизма.

Главные минусы:

  • Ненадежность ременной передачи, при обрыве которой повреждения могут получить не только элементы системы, но и сам двигатель.
  • Повышенный расход топлива при относительно небольшом КПД двигателя.
  • Необходимость регулярного осмотра и профилактики.

В устройстве автомобиля работу двигателя определяет много факторов, одним из которых является тип газораспределительной системы. Существует две наиболее распространенные категории: SOHC и DOHC, каждая из которых имеет преимущества и недостатки. Чем отличается DOHC от SOHC, как функционирует механизм и некоторые другие нюансы рассмотрены в приведенной информации.

Устройство ГРМ и принцип работы

Устройство ГРМ

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания – наиболее распространенный силовой агрегат, использующийся в современном автомобилестроении. Свое название он получил по количеству фаз, необходимых для осуществления одного цикла работы, или поворота коленчатого вала на 720 градусов.

Фаза впрыска топлива или топливно-воздушной смеси, сжатие рабочего тела поршнем, рабочий ход и выпуск отработанных газов. В модели идеального двигателя все фазы разнесены во времени, перекрытие между ними отсутствует, что, в свою очередь, обеспечивает получение максимально возможных рабочих значений мощности, крутящего момента и оборотов двигателя.Элементы ГРМ

Элементы ГРМ

На практике, к сожалению, дела обстоят несколько хуже. Устройство газораспределительного механизма, отвечающего за исполнение фазы впрыска топлива и удаление выхлопных газов, его схема и принцип работы – основная тема данной статьи.

Общая схема и взаимодействие частей

Своевременное открытие впускных и выхлопных клапанов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания обеспечивается работой газораспределительного механизма или ГРМ.

Данное устройство состоит из распределительного вала с кулачками, необходимого количества коромысел или толкателей клапанов, пружин и собственно клапанов. Шестерня распредвала, ремень или цепь, используемые для передачи вращения от коленвала, и механизм натяжения цепи так же являются частью ГРМ.

  1. Фаза впрыска топлива. Поршень начинает движение от верхней мертвой точки к нижней. Открывается клапан подачи горючего, и топливно-воздушная смесь заполняет разреженное пространство цилиндра. Отмерив необходимую дозу ТВС, клапан закрывается. Коленчатый вал повернулся на 180 градусов от начального положения.
    фаза впрыска топливафаза впрыска топлива
  2. Фаза сжатия. Достигнув нижней мертвой точки, поршень меняет направление движения к ВМТ, осуществляя сжатие топливно-воздушной смеси. При достижении верхней мертвой точки фаза сжатия рабочего тела оканчивается. Коленчатый вал совершил поворот на 360 градусов.
    фаза сжатияфаза сжатия
  3. Фаза рабочего хода. В момент нахождения поршня в ВМТ и достижения максимальной расчетной степени сжатия, происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Под действием стремительно расширяющихся газов поршень движется к нижней мертвой точке, совершая рабочий ход. При достижении НМТ третья фаза работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания считается оконченной. Коленчатый вал совершил поворот 540 градусов.
    фаза рабочего ходафаза рабочего хода
  4. Фаза удаления отработанных газов. Под действием коленчатого вала поршень начинает движение к верхней мертвой точке, вытесняя из объема цилиндра продукты сгорания топливно-воздушной смеси через открывшийся выхлопной клапан. По достижении поршнем ВМТ, фаза выхлопа считается завершенной, коленчатый вал совершил оборот на 720 градусов.
    фаза удаления отработанных газовфаза удаления отработанных газов

Для достижения такой точности по времени открытия впускных и выхлопных клапанов, газораспределительный механизм синхронизирован с оборотами коленчатого вала двигателя. Ремень или цепь передает вращение распределительному валу, кулачки которого, нажимая на коромысла, открывают поочередно впускные и выпускные клапаны ГРМ.

Классификация ГРМ

Нижнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания прошел долгий путь от 1900-х годов до наших дней.

Нижнеклапанные двигатели с распредвалом в блоке цилиндров, использовались повсеместно, вплоть до середины двадцатого века. Схема и устройство впускных и выпускных клапанов, расположенных в ряд тарелками вверх, обеспечивала простоту изготовления и малошумность двигателя. Основным минусом подобной конструкции был сложный путь топливно-воздушной смеси, неоптимальный режим наполнения цилиндров, и, как следствие, меньшая мощность силового агрегата.

Газораспределительный механизм такого вида использовался вплоть до 90-х годов двадцатого столетия в грузовых автомобилях. Пример тому – ГАЗ 52, выпуск которого закончился в 1991 году.

Смешанное расположение клапанов

Попытки повысить мощностные характеристики ДВС привели к созданию двигателя со смешанным расположением клапанов. Впускные находились в головке блока цилиндров, а выпускные – в блоке, как у обычного «нижнеклапанника».

Распределительный вал один, так же расположенный в блоке цилиндров. Клапана, отвечающие за впуск топливно-воздушной смеси управлялись посредством штанг – толкателей, через которые передавалось усилие с распредвала, выхлопные – с помощью привычного коромысла.

Такая компоновочная схема обеспечивала более низкую температуру ТВС, и, как следствие, более высокую мощность, по сравнению с нижнеклапанными двигателями внутреннего сгорания.

Верхнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм, клапаны впускной и выхлопной системы которого находятся в головке блока цилиндров, а распредвал – в самом блоке, был сконструирован Дэвидом Бьюиком в самом начале двадцатого столетия. Управление клапанами осуществлялось посредством штанг – толкателей, воздействовавших на коромысла.

Подобная компоновочная схема обладает высокой надежностью, за счет передачи вращения от коленчатого вала к распределительному, с помощью шестерни. Зубчатый ремень, изношенный в процессе эксплуатации, может оборваться, нанеся серьезные повреждения клапанному механизму ГРМ, изношенная же передаточная шестерня лишь немного сдвинет фазы газораспределения, что опытный водитель заметит по изменениям в работе двигателя.

Минусом является некоторая инерционность подобной конструкции, что накладывает ограничения на обороты двигателя, а, следовательно, на крутящий момент и степень форсирования. Использование более чем двух клапанов на цилиндр приводит к усложнению газораспределительного механизма и увеличению габаритных размеров двигателя. Четырехклапанные двигатели такой компоновки используются в грузовых автомобилях КамАЗ, дизельных тепловозных двигателях.

Газораспределительный механизм автомобиля «Волга» двадцать первой модели был устроен именно по верхнеклапанной схеме.
газораспределительный механизм sohc

газораспределительный механизм sohc
  • Двигатели, в которых распредвал и клапаны газораспределительного механизма располагаются в головке блока цилиндров, обозначаются аббревиатурой SOHC. Принцип действия и устройство механизма управления клапанами ГРМ отличается большим разнообразием. Существует схема открытия клапанов при помощи коромысел, рычагов и толкателей. Наибольшее распространение подобное устройство двигателей получило в период с середины 60-х до конца 80-х годов двадцатого столетия. В данный момент такие двигатели устанавливаются на недорогие легковые автомобили.
  • Двигатели, газораспределительный механизм которых включает в себя два распредвала, обозначается аббревиатурой DOHC. При использовании двух клапанов на цилиндр, каждый распределительный вал открывает свой ряд клапанов. Такое устройство ГРМ позволяет уменьшить инерцию коленчатого вала, и тем самым значительно увеличивает обороты и мощность ДВС. Принцип работы двигателя, использующего четыре и более клапана на цилиндр, ничем не отличается от вышеописанного. Подобные силовые агрегаты демонстрируют большую, чем у двухклапанных аналогов, мощность и устанавливаются на большинство современных автомобилей.

газораспределительный механизм dohc

газораспределительный механизм dohc
В двигателях с подобным типом газораспределительного механизма важную роль играет устройство привода распредвалов. В качестве передаточного элемента используется цепь, находящаяся в герметично закрытом объеме, и омывающаяся маслом, или зубчатый ремень, находящийся на внешней стороне двигателя.

Поломка привода ГРМ зачастую приводит к печальным последствиям. Оборвавшийся ремень, износившийся в процессе эксплуатации, вызывает мгновенную остановку распределительного вала, вследствие чего некоторые клапаны остаются в открытом состоянии. Удар поршня по выступающей тарелке наносит серьезные повреждения головке блока цилиндров. В особо тяжелых случаях ремонт невозможен и требуется замена данного элемента двигателя.

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Для двигателей, конструкция ГРМ которых допускает использование пружин для закрывания клапанов, существует ограничение по максимальному количеству оборотов в минуту. При достижении значения в 9000 об/мин пружины не смогут обеспечить нужную скорость срабатывания, что неизбежно приведет к поломке двигателя.

Принцип десмодромного ГРМ заключается в использовании двух распределительных валов, один из которых производит открытие, а второй, закрытие клапанов. В таком двигателе нет ограничения на развиваемые обороты, ведь скорость срабатывания механизма напрямую зависит от скорости вращения коленвала.

Создание газораспределительного механизма с изменяемыми фазами стало возможным относительно недавно, с началом использования в двигателестроении бортовых компьютеров и электронных управляющих блоков. Система электромагнитных клапанов, меняющая режим работы согласно команд микропроцессора, позволяет снимать с двигателя мощность, приближающуюся к расчетной, при минимальном расходе топлива.

Замена ремня ГРМ своими руками

Снимая изношенный ремень, и устанавливая на его место новый, легко изменить взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. В этом случае сместятся фазы газораспределения двигателя, что приведет к нарушениям в работе, вплоть до поломки. Метки на шестернях приводного механизма служат для визуального контроля настройки ГРМ.
замена ремня грм

замена ремня грм
Сняв непригодный ремень, необходимо совместить метки шестерней коленчатого и распределительного валов с прорезями в кожухе приводного механизма. Назначение этой операции – установка условного «нуля», с которого и начнется работа двигателя. Далее следует аккуратно установить запасной ремень, стараясь не сместить метки на шестернях.

Следующий шаг – осмотр и регулировка усилия натяжного ролика. Назначение этого узла в удержании ремня на шестернях приводного механизма. Правильность регулировки ролика можно проверить, повернув натянутый ремень пальцами. Если удастся провернуть на девяносто градусов – натяжной механизм отрегулирован хорошо. Если ремень повернется на угол меньший, чем 90 градусов, то он перетянут, если на больший, то недотянут.
натяжение ремня грм

натяжение ремня грм
Очень важно при монтаже не брать ремень ГРМ промасленными руками. Это может привести к проскакиванию на шестернях приводного механизма.

Купленный на придорожной АЗС ремень следует тщательно осмотреть. При нарушении условий хранения, даже новый ремень привода ГРМ пойдет трещинами и не сможет быть использован по назначению.

Видео, иллюстрирующее работу ГРМ

Газораспределительный механизм Википедия

О газораспределительных механизмах карбюраторных двухтактных двигателей см. Двухтактный двигатель
Разрез по цилиндру двигателя с двухвальным ГРМ типа DOHC

Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм, обеспечивающий впуск и выпуск рабочего тела в двигателях внутреннего сгорания. Может иметь как фиксированные фазы газораспределения, так и регулируемые в зависимости от частоты вращения коленвала и других факторов.

Чаще всего состоит из распределительного вала — или нескольких валов — и механизмов привода к ним, клапанов, открывающих и закрывающих впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания, и передаточных звеньев — толкателей, штанг, коромысел и некоторых вспомогательных деталей (регулировочных элементов, клапанных пружин, системы поворота клапанов и проч.) В некоторых конструкциях система распределения представлена вращающимися или качающимися распределительными гильзами или золотниками.

Система привода распределительного вала четырёхтактного двигателя в любом случае обеспечивает его вращение с угловой скоростью, равной 1/2 угловой скорости коленвала[1].

Характеристики ГРМ

Влияние выбранных фаз газораспределения на наполнение
  1. Сопротивление впускного и выпускного трактов, ограничивающее быстроходность и снижающее наполнение на более высоких оборотах. Определяется пропускными сечениями клапанов и патрубков, шероховатостью каналов, их изгибом, настройкой (инерционный наддув). При росте сопротивления пики максимума наполнения сдвигаются в область меньшего числа оборотов, что ограничивает мощность ДВС[2].
  2. Настройки фаз газораспределения (углы опережения открытия впускных и выпускных клапанов/золотников, углы запаздывания закрытия). Эти настройки позволяют частично компенсировать сопротивление впускных и выпускных трактов, сместив максимум наполнения цилиндров от нулевой частоты вращения (при нулевых углах) до частоты, заданной конструктором. Обычно, максимум наполнения соответствует максимуму крутящего момента. На рисунке представлены кривые, соответствующие VVT (1), тихоходной настройке (2), настройке примерно на 0,5 максимальной частоты вращения (3), и скоростной настройке (4)[3].
  3. Возможность получения компактной камеры сгорания (минимальных размеров) и низкой температуры в районе догорания топливной смеси (искровые ДВС). Это позвол

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о